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꿈의 소재 그래핀 ‘믹서로 만든다?’

그래핀(Graphene)은 꿈의 소재로 불린다. 두께는 탄소 원자 1개 수준에 불과하지만 실리콘보다 100배나 높은 전기 전도성을 갖췄고 철보다 100배 높은 강도를 지녔기 때문. 그래핀은 이런 장점 덕에 반도체 재료는 물론 고성능 배터리, 해수 여과재 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대를 모으고 있다. 그런데 이런 꿈의 소재 그래핀을 저렴한 비용으로 손쉽게 만들 수 있는 방법이 나와 눈길을 끈다. 놀랍게도 흑연을 믹서에 넣고 저어서 만든다고 한다. 그래핀은 탄소 원자가 벌집 모양을 공유, 결합하면서 평면에 펼쳐지는 구조를 지니고 있다. 그래핀을 적층한 형태인 흑연은 이미 오래 전부터 알려져 있었다. 쉽게 말하자면 그래핀을 3,000만 장 적층시킨(쌓은) 게 바로 길이 1cm짜리 연필이라고 생각하면 된다. 구조 자체는 이렇게 간단하지만 자연 상태에서 그래핀 구조를 취하는 건 없다. 인위적으로 흑연 1개층, 그래핀을 만드는 건 쉽지 않다. 하지만 지난 2004년 영국 안드레 가임(Andre Geim)과 노보셀로프(Konstantin Novoselov) 박사가 흑연에 접착테이프를 붙여 살짝 떼어내는 방식으로 그래핀을 추출하는 데 성공한 이후 그래핀 연구는 급속한 진전을 이뤘다. 접착테이프를 이용해서 그래핀을 분리하는 장면은 동영상을 통해 확인할 수 있다. 물론 접착테이프 외에도 CVD 등 다른 방법으로 합성하는 데에도 성공했다. 하지만 낮은 비용으로 대량으로 그래핀을 합성하는 방법은 아직 없다. 그래핀 연구를 촉진시켜 실용화 수준까지 가려면 관련 기술 개발이 필수인 셈이다. 이런 가운데 영국·아일랜드 연구팀이 흑연 분말 20∼50g과 10∼10ml 계면활성제를 혼합한 용액을 400W짜리 믹서에서 10∼30분 동안 저어서 그래핀을 만드는 데 성공했다고 발표했다. 전자현미경과 원심분리기를 이용해 그래핀을 확인해보니 결함 없이 벌집 모양 구조를 유지하고 있었다고 한다. 다만 그래핀 품질 자체는 접착테이프로 만든 것보다는 아직 낮은 수준. 하지만 믹서를 이용해 만든 그래핀은 생산 효율을 수백 배로 높일 가능성을 지닌 기술로 평가된다. 연구가 더 진행되면 고품질 그래핀을 대량 생산할 수 있을 가능성이 있다는 것이다. 믹서가 꿈의 소재 그래핀의 대량 생산으로 이어질지 관심이 모아지고 있다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지인 네이처 머티리얼즈(Nature Materials)에 발표됐다. 관련 내용 원문은 이곳( http://blogs.nature.com/news/2014/04/how-to-make-graphene-in-a-kitchen-blender.html )에서 확인할 수 있다. 
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